背景：
　　位于落基山脈腹地的阿肯色河主要源頭，科羅拉多州Leadville市建立于1877年，海撥10，152英尺，該市是美國最高礦業城市，以金、銀、銅等貴金屬資源豐富而聞名。追溯至19世紀60年代，當金和銀首次在Leadville附加發現時，那起初是作為當地的一個采礦基地。在以后的幾十年里，其周邊地區的山坡深處遍布金屬礦產。在那個年代，排出地表水和雨水很不容易，所以在采礦設施下搭建了縱向通道，使水能夠流下來匯集到阿肯色河中。
　　到了20世紀80年代，大量的水聚集在棄用的礦井中，金屬逐漸把水酸化。更嚴重的是附近的河流也被污染，當有動物經過時，其腿和腳極易被灼傷。經美國環境保護局評估后，Leadville礦區內和附近的多塊區域被判為人類非安全區域，并指定為超級基金（有毒廢物堆場污染清除基金）的站點。

美國墾務局建設堤壩、電廠及隧道，為超過3100百萬的美國居民供應用水

Leadville隧道
　　Leadville礦井排水隧道（LMDT）于1952年竣工，由美國礦業局建造用于礦井區指定區域的排水。隧道位于Leadville市外南/東南部，全長約120，000英尺。

隧道內部

　　自1992年，開墾局（于1959年購得隧道，一直獨立負責直至1996年被聯邦政府解散）便進行隧道排水處理—除去溶解的金屬，保證水符合管理法規和標準，能安全地流入阿肯色河道內。
　　1996年以來，Eugene Csuti主要負責該地水處理廠的自動化和電子設備。他確定、使用、維護一個復雜的過程控制系統用于監測包括水位、條件變化報警和金屬篩除如鎘、鉛、銀和鋅等。系統同時調節水的PH值，降低水的濁度，在排放前對其進行凈化，甚至比日常飲用水更為清潔。
　　為了實現這一目標，Csuti開始重新審查安裝的Opto 22 mistic™控制平臺，包括多重G4LC32控制器（自動化行業的第一代可編程自動化控制器之一）和可升級至更先進的SNAP PAC系統，它是Opto 22最新一代的硬件和軟件，擁有更快和更強大的控制器，簡單易懂，Microsoft®Windows®環境下編程，易于操作的HMI開發工具。因為Opto 22產品可向后兼容，Csuti能對硬件升級，利用新的特點加入指令，而不用改變運行中的現場布線和I/O。
　　Csuti與Opto-Solutions（一家工程和設計公司專業機械自動化，建筑和能源管理及其他應用等）合作，Opto-Solutions協助Csuti將整個系統升級至Opto 22的旗艦產品SNAP PAC系統平臺。新系統擁有Opto 22著名的分布式架構，裝有與多個I/O通訊的獨立控制器，用于監測和控制上千個點。Opto 22 的I/O擁有罕見的獨立I/O處理器，能進行時間關鍵性、密集處理和重復任務，如高速計數、輸入閉鎖、積分計算及最出色的PID回路控制。

LMDT的控制室

PID控制
　　部分Leadville的處理過程包括添加硫酸和其他化學試劑以固化污染物，最終能像淤泥一樣被抽出去。使用PID回路控制有效調節了硫酸注入過程并保證了水的PH值在正常范圍內，約7.8~8。
　　我們的Opto系統連接化學加料器，PID控制加快或減慢注入速度，保持PH值的準確，Csuti解釋道。

分布式架構
　　值得注意的是，PID回路控制的這個過程不依賴Opto 22 PAC控制器來執行，而是通過遠程處理器（也被稱作智能處理器）實現的。將整個設備中的控制器層的PID回路控制的密集運算下放到I/O機架上的智能處理器，能有效推動控制至I/O層，同時這種分布式架構為Csuti提供了許多優勢。Opto—Solutions總裁Anthony Dern定時與Csuti就使用和支持的問題進行磋商，
　　他解釋道：“有了Opto的分布式SNAP PAC系統，中央控制器能運行控制程序或‘策略’，并代表遠程智能處理器的許多功能—從簡單的I/O讀寫到更復雜些的功能如高速計數、脈沖、測量及熱電偶線性化等。因此，SNAP PAC系統能降低系統內的故障幾率，例如若主機PAC以任意形式出現故障，你仍有單獨單元可繼續進行操作，永久地不停頓地執行系統各自的任務。”
　　在Csuti的案例中，這意味著，如果中央控制器停轉、離線或因為任何原因不運行，所有分布在整個設施中的SNAP PAC智能控制器不會受到影響，將繼續執行他們的PID計算和對規定水的計量。
　　Opto分布式架構的另一個優勢在于布線，如Csuti的水處理操作發生在大規模設備中，一個主控制室與6個遠程I/O通訊，面板加2個遠程站點通過光纖通訊。這些都是有線連I/O，控制閥門開關、設備開關及儀表監測。在白天的開關過程中，系統操作狀態是手動，面板則用于本地控制。而在晚間和節假日，系統切換至自動狀態，同時控制室優先。因此，布線實際上需要2個不同的地點，同時，對于設備大于2500個I/O點的集中控制，需建立起并管理眾多遠距離布線的運行。所有這些都決定了分布式架構才是最佳的選擇。

超過2500個Opto 22 SNAP PAC系統I/O點24h監測和控制水處理過程

并行布線
　　這一水處理應用中獨特的一面是，升級至SNAP PAC系統意味著Csuti需要對整個設備進行并行布線，通過安裝新的的硬件同時和舊硬件并行與I/O相連，逐一復制現有架構。盡管這種方法比一般硬件移除替換更費時，在LMDT中的操作性質及這些操作對健康、周圍居民和環境產生的巨大影響決定了沒有其他的選擇。
　　我們廠里的設備全年無休，每天約處理280萬加侖，我們的水處理操作關系著這個社區， Csuti說道。我們處在不能長時間關閉任何設備的狀態下，因此在系統升級方面，我們沒有很多選擇。復制每條線路的確是件棘手的事。在廠的各個位置我們都裝有I/O和應急配件。
　　但是最終的升級將是值得的，因為新的系統的速度將是原來的100倍，且具有較好的PID處理能力，并提供高密度的I / O，能為當局節省很大空間。
　　整個控制系統是并行配置，Csuti能從其舊的mistic架構切換至他的新SNAP PAC架構，微調至他所需要的操作詳細和參數上。新系統的功能使得Csuti估算并標記出必要的調節。他也可以切換回舊系統并做出相應調節，仍保持設備的可操作性。Csuti計劃繼續像這樣系統倒轉直至系統正常，以后他將徹底卸除舊系統—包括控制器、布線、底板、模塊和其他硬件。

故障報錯，報警和可靠性
　　監察當局繼續監測Leadville內及附近的水域。若水中金屬量超標，或水質不干凈，當局將面臨重罰。為了避免處罰，Csuti設計的控制策略指定若有任意過程不符合設定的操作規定，控制系統將發布指令將排出的水從河道內轉移至確認的池塘內直到問題糾正，系統重啟。
　　類似地，當水廠監測處于自動模式，若發現一個閥門位置錯誤或模擬量讀數超過參數范圍，控制策略會對系統嘗試重啟操作。若系統無法正常重啟，整個過程安全有序的關閉。若遇緊急情況如自主撥號激活，撥打如下之一的電話（管理者、操作員、機械專家或電氣專家Csuti），使其可以快速知曉并迅速抵達現場。
　　Opto 22系統還監測發電機組的停電—若有任何事件發生，發送即時通知不間斷電源供應保證控制器和控制策略時刻運行。
　　大規模的編程使得系統能對許多不同的情況和描述做出響應， Csuti說道。我們策略的復雜性其中接近80項決策的制定需要它們，使得我們的系統構成一個逼真的整體。

關于Opto 22
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